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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 蠶豆生長及土壤酶活性對低分子量聚乙烯的響應(yīng)
- 小類：
- 生命科學(xué)
- 簡介：
- 作品《蠶豆生長及土壤酶活性對地分子量聚乙烯的響應(yīng)》以可降解薄膜的原料聚乙烯對土壤微環(huán)境的影響為主要研究方向。在模擬自然條件下，以添加聚乙烯顆粒的壤土種植蠶豆，并設(shè)定不同的分子量及添加量。以聚乙烯添加量作為影響株高、復(fù)葉數(shù)或結(jié)莢數(shù)的主要因素進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析（ANOVA）說明聚乙烯對蠶豆農(nóng)藝性狀的影響；以聚乙烯添加量為變量，統(tǒng)計(jì)分析土壤脲酶、過氧化物酶、蔗糖酶酶活性。
- 詳細(xì)介紹：
- 農(nóng)用地膜是以聚乙烯（PE）、聚氯乙烯等石油工業(yè)產(chǎn)品為主要原料并添加各種助劑、經(jīng)吹塑而成的薄膜。上個世紀(jì)50年代初，日本和歐美發(fā)達(dá)國家開始將其應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。地膜覆蓋不僅可提高土壤溫度、保持土壤水分還可防蟲、防草帶來了農(nóng)業(yè)的增產(chǎn)增收的質(zhì)的飛躍。因而農(nóng)用薄膜栽培技術(shù)較快地被世界各國應(yīng)用，形成蔚為壯觀的“白色工程”。但是由于過季薄膜難以回收、降解緩慢，長期使用農(nóng)用地膜會造成土壤中農(nóng)膜部分降解的殘?bào)w增多，土壤板結(jié)、通透性變差、地力下降，嚴(yán)重影響作物生長發(fā)育和產(chǎn)量，更由于它的大量使用造成了前所未有的“白色污染”，給大自然帶來了嚴(yán)重的負(fù)擔(dān)。為了從源頭解決農(nóng)用薄膜應(yīng)用中遺留的種種問題，可降解膜的研制深受國內(nèi)外研究者的青睞。 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)為三因素，即土壤質(zhì)地（3水平：壤土、砂土、黏土）、PE不同分子量（3水平：2000、5000、100000）、PE不同添加量（4水平：即根據(jù)地面覆蓋薄膜每年每公頃60Kg折合為薄膜主成分PE的量，分別按照覆蓋薄膜1年及連續(xù)覆蓋薄膜10年、50年和100年計(jì)算出的PE添加量），準(zhǔn)確稱取PE粉末，均勻拌合在土壤中,以不添加PE且種植蠶豆的處理為對照CK，分別在蠶豆苗期、開花期、結(jié)莢期、成熟期測量蠶豆生長指標(biāo)同時采集土壤樣本。土壤風(fēng)干后過80目篩，用比色法測量土樣中幾種關(guān)鍵酶活性，重復(fù)5次。 測試的蠶豆農(nóng)藝性狀包括株高、復(fù)葉數(shù)和結(jié)莢數(shù)；測試分析的土壤酶包括與土壤氮素、碳素和土壤氧化還原能力密切相關(guān)的脲酶活性、蔗糖酶活性及過氧化物酶活性。 測試數(shù)據(jù)采用SPSS15.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，用SigmaPlot軟件作圖。
作品圖片
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 目的：通過測量土樣中幾種關(guān)鍵酶活性間接證明低分子量PE對土壤性質(zhì)以及對下一茬作物的生長發(fā)育無不良影響，為可降解膜的推廣提供一定依據(jù)。設(shè)計(jì)：采用不同分子量、不同添加量PE粉末，均勻拌合在不同土壤質(zhì)地（壤土、砂土、黏土）中并種植蠶豆，以不添加PE且種植蠶豆的處理為對照，分別在蠶豆苗期、開花期、結(jié)莢期、成熟期測量蠶豆生長指標(biāo)同時采集土壤樣本。測量土樣中幾種關(guān)鍵酶活性，重復(fù)5次。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 測試的蠶豆農(nóng)藝性狀包括株高、復(fù)葉數(shù)和結(jié)莢數(shù)；測試分析的土壤酶包括與土壤氮素、碳素和土壤氧化還原能力密切相關(guān)的脲酶、蔗糖酶及過氧化物酶活性。其活性變化一定程度上反映了土壤有機(jī)質(zhì)變化情況等，可作為評價(jià)降解物對土壤微環(huán)境作用的重要指標(biāo)。酶活性的測量采用分光光度法。所獲數(shù)據(jù)資料采用SPSS 15.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，以SigmaPlot軟件作圖。本研究采用不同分子量、不同添加量、三種土壤的全組合實(shí)驗(yàn)。
應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義
- 作品以可降解薄膜的原料聚乙烯對土壤微環(huán)境的影響為主要研究方向。其結(jié)果顯示：聚乙烯存在的土壤體系中，三種酶活性均呈現(xiàn)升高趨勢且添加量越大對酶的激活作用越明顯；聚乙烯對蠶豆生長無不良影響，添加量增加，株高和復(fù)葉數(shù)增加明顯，但結(jié)莢數(shù)的變化不明顯。這說明，盆栽蠶豆土壤體系中，低分子量聚乙烯對土壤無不良影響，甚至可在一定程度上可改善土壤微環(huán)境。從而為環(huán)保型可降解膜的推廣奠定了較好的基礎(chǔ)。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 研究與推廣環(huán)保型可降解地膜，是解決當(dāng)前農(nóng)田白色污染的重要途徑。與普通地膜比較，可降解地膜降解時間短，殘留物以分子量較低的線性低密度聚乙烯(LLDPE)為主。研究低分子量聚乙烯對作物生長及土壤性質(zhì)的影響，對可降解地膜的推廣具有重要意義。模擬自然條件下，以添加低分子量聚乙烯（LMWPE）的壤土盆栽種植蠶豆，并設(shè)定不同的添加量。研究全生育期蠶豆的株高、復(fù)葉數(shù)、結(jié)莢數(shù)及土壤中脲酶、過氧化物酶、蔗糖酶活性對LMWPE的響應(yīng)。結(jié)果顯示：與不添加LMWPE且種植蠶豆的處理（CK1）比較，全生育期中添加LMWPE（分別按覆蓋地膜1年、10年、50年、100年折算的添加量）且種植蠶豆處理的蠶豆株高、復(fù)葉數(shù)及土壤脲酶活性、過氧化物酶活性顯著高于CK1，且隨著添加量增加，土壤酶活性及蠶豆株高和復(fù)葉數(shù)增幅愈顯著，但土壤蔗糖酶活性及蠶豆結(jié)莢數(shù)差異不顯著。本研究結(jié)果表明，LMWPE對蠶豆生長及土壤酶活性無不良影響，株高、復(fù)葉數(shù)和土壤酶之間呈顯著的相關(guān)性。
獲獎情況
- 2011年4月，獲四川師范大學(xué)第七屆學(xué)術(shù)科技節(jié)“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽等級獎項(xiàng)
鑒定結(jié)果
- 結(jié)果屬實(shí)。
參考文獻(xiàn)
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同類課題研究水平概述
- 農(nóng)用地膜是以聚乙烯、聚氯乙烯等石油工業(yè)產(chǎn)品為主要原料并添加各種助劑、經(jīng)吹塑而成的薄膜。地膜覆蓋是一項(xiàng)用人工方法改善農(nóng)作物生長環(huán)境的栽培技術(shù)。地膜覆蓋種植不僅具有增溫、節(jié)水、早熟、增產(chǎn)等作用，還能防止土壤流失，有效控制土壤鹽堿度，減少氮的淋洗，起著保苗護(hù)根，積極促進(jìn)作物生長的作用。在20世紀(jì)50年代，日本和歐美國家開始廣泛運(yùn)用該項(xiàng)技術(shù)，我國也在70年代將其應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。但是隨著地膜使用量的不斷擴(kuò)大以及連年使用，一些農(nóng)田中殘留地膜不斷累積，殘膜逐漸形成了阻隔層，破壞了農(nóng)作物生長的土壤環(huán)境，造成了土壤板結(jié)、通透性變差、地力下降， 影響了農(nóng)作物根系的生長發(fā)育和水肥吸收，使作物生長發(fā)育受阻和產(chǎn)量嚴(yán)重減少。而大量塑料地膜殘留農(nóng)田的現(xiàn)象被形象地稱為“白色污染”。 目前可以通過回收利用或讓其自身降解來解決這一問題。但由于地膜較薄，回收利用很困難，而可降解地膜不僅具有與普通地膜類似的保溫和保水效果,還具有自然降解作用。因此，發(fā)展可降解塑料地膜不失為一種經(jīng)濟(jì)有效的途徑。目前所研制的可降解薄膜一般為在聚乙烯高分子主鏈中添加光敏劑、生物敏劑或光-生物敏劑使聚乙烯膜，根據(jù)引起降解的客觀條件和機(jī)理,將可降解地膜分為光降解地膜、生物降解地膜和光/生物降解地膜。目前大多認(rèn)為這種可降解膜是使聚乙烯高分子主鏈斷裂，成為膜碎片或不同分子量的低分子量聚乙烯。而對于這些殘留物能否進(jìn)一步生物降解，最終降解程度，對土壤微環(huán)境的影響以及對下一茬作物的影響等方面還是一片空白。 1899年，Woods發(fā)表了土壤中具有過氧化物酶的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，迄今，土壤酶的研究經(jīng)過了一百多年的探索，對于土壤酶的分類、性質(zhì)等各方面都已比較成熟。土壤酶能夠在一定程度與上反應(yīng)土壤微環(huán)境的改變以及土壤質(zhì)地的變化的觀念已被人們普遍認(rèn)可。近年來對于土壤酶的測定方法也日趨成熟。 本研究采用不同分子量、不同添加量并且以壤土、砂土、粘土三種土壤的全組合實(shí)驗(yàn)。這在目前也是少有的。
